本文選題：磷酸二氫銨 + 固鉀��； 參考：《山東大學(xué)》2015年碩士論文

【摘要】：生物質(zhì)直燃發(fā)電是生物質(zhì)能規(guī)模化利用的主要技術(shù)之一,但是由于生物質(zhì)本身的以鉀元素為代表的堿金屬含量較高,由此容易引起燃用生物質(zhì)的鍋爐積灰、結(jié)渣、腐蝕等問題。本文選用5種典型生物質(zhì),通過模擬及實驗方式研究了磷酸二氫銨(ADP)對生物質(zhì)燃燒特性、固鉀及灰熔融性的影響。(1)采用熱力學(xué)平衡計算軟件FactSage模擬探究生物質(zhì)燃燒煙氣氛圍中ADP脫除KCl的效果,包括ADP的添加量對脫除KC1的影響和溫度對ADP脫除KCl的影響。結(jié)果表明：在700～1000℃溫度范圍內(nèi),ADP脫除KC1的主要產(chǎn)物為磷酸氫二鉀(PHP), KCl轉(zhuǎn)化率隨磷鉀摩爾比(α)增大而增大,PHP的生成率隨著溫度的增加而增加。在不同反應(yīng)溫度下,最佳α=0.5；ADP與KCl的反應(yīng)溫度窗口較寬,在700～900℃的溫度范圍下ADP對KCl有很好的脫除效果；但溫度高于900℃時,反應(yīng)效果顯著降低。(2)采用沉降爐系統(tǒng)探究反應(yīng)時間(t)、反應(yīng)溫度(T)、磷鉀摩爾比(α)對ADP與KCl的反應(yīng)特性的影響。結(jié)果表明ADP可以與KCI反應(yīng)生成多磷酸鉀鹽、磷酸氫鉀鹽和磷酸二氫銨鉀鹽。相同的T下,當(dāng)a1.0時,產(chǎn)物主要以磷酸鹽、偏磷酸鹽、聚磷酸鹽或高聚磷酸鹽為主；而在a1.0時的情況下,產(chǎn)物主要為磷酸氫鹽、磷酸氫銨鹽和過量的未參與反應(yīng)的ADP。即ADP的添加量對最終反應(yīng)產(chǎn)組成形式的影響要大于反應(yīng)時間的影響。在t=1 s的時候,兩組反應(yīng)均檢測出了KCl的存在,而在t=2 s的時候,兩組反應(yīng)均未檢測到KCl的存在,說明KCl的反應(yīng)程度受t的影響大于受α的影響。(3)在固定床反應(yīng)系統(tǒng)上用稻桿(RS)與ADP在空氣氛圍中不同溫度下的燃燒反應(yīng)來探究ADP在不同溫度下對生物質(zhì)燃燒中固鉀特性的影響。實驗結(jié)果表明：在a=1.0、T=700℃C和T=900℃時固鉀率(η)分別達到23.1%和21.0%,比原始稻桿η提高了55.1%和63.1%；而T=500℃時,η比原始秸稈η無明顯提高。固鉀增長率(β)在500℃時很小,即加入ADP后固鉀的效果不明顯。但當(dāng)T=700℃及T=900℃時β分別為55.06%和63.11%,表明ADP在燃燒過程中固鉀性能良好,β隨著溫度的增加而增大。(4)采用灰熔點測定儀探究ADP對生物質(zhì)灰熔融性的影響,實驗結(jié)果表明,5種典型生物質(zhì)在添加ADP之后灰熔融性有了不同程度的改善。對于含鉀量較大的草本植物(玉米桿、棉桿和稻桿)加入ADP可大幅提高特征熔融溫度,a=1.0時,其流動溫度分別提高到1475℃、1380℃和1500℃；而對于含鉀量較低的木本植物(楊木和松木),加入ADP提高特征熔融溫度的幅度較小。實驗采用SEM觀察生物質(zhì)灰的微觀形貌并結(jié)合K-Ca-P三相圖分析生物質(zhì)成灰機制,得出ADP的加入可以抑制生物質(zhì)灰的表面熔融現(xiàn)象,改善成灰特性,并且隨著溫度的升高ADP的固定鉀的能力逐漸加強,且改善生物質(zhì)灰熔融性的效果與生物質(zhì)含鉀量呈正相關(guān)。(5)采用TG/DTG分析了ADP對生物質(zhì)的燃燒特性的影響,結(jié)果表明：5種生物質(zhì)原樣具有相似的燃燒特性。加入ADP后生物質(zhì)的DTG曲線變得更加平緩、穩(wěn)定,表明顯加入ADP的生物質(zhì)樣品燃燒更加的緩和均勻；ADP本身具有阻燃作用,提高了生物質(zhì)的燃盡溫度及降低生物質(zhì)燃燒指數(shù)。(6)對生物質(zhì)及其添加ADP的試樣進行燃燒動力學(xué)分析的結(jié)果表明,ADP的加入能夠降低生物質(zhì)燃燒過程中低溫段的活化能,同時使生物質(zhì)高溫段燃燒的頻率因子減少,降低了反應(yīng)活性。本研究結(jié)果為生物質(zhì)燃燒中鉀元素轉(zhuǎn)化捕集和改善灰熔融性提供一定的理論基礎(chǔ),對研究生物質(zhì)成型燃料添加劑,以及解決堿金屬所引起的結(jié)渣、積灰、腐蝕等問題具有指導(dǎo)意義。
[Abstract]:Biomass direct fired power generation is one of the main technologies for the scale utilization of biomass energy. However, because of the high content of alkali metal represented by the potassium element of biomass, it can easily cause the boiler ash, slag, corrosion and so on. In this paper, 5 kinds of typical raw materials have been selected to study phosphoric acid two by simulation and experimental methods. The effect of ammonium hydrogen (ADP) on the combustion characteristics of biomass, potassium fixation and ash fusion. (1) the effect of ADP removal of KCl in the atmosphere of biomass burning flue gas was simulated by the thermodynamic equilibrium calculation software FactSage, including the effect of ADP addition on the removal of KC1 and the effect of temperature on the removal of KCl by ADP. The results showed that, A within the temperature range of 700~1000 degrees, A The main product of DP removal of KC1 is two potassium hydrogen phosphate (PHP), and the conversion rate of KCl increases with the increase of phosphorus and potassium molar ratio (alpha). The formation rate of PHP increases with the increase of temperature. At different reaction temperatures, the optimum alpha =0.5; the reaction temperature window of ADP and KCl is wider, and ADP is good for removing KCl under the temperature range of 700~900; but temperature is very good for KCl. The reaction effect was significantly reduced when the degree was higher than 900. (2) the effect of reaction time (T), reaction temperature (T), and phosphorus and potassium molar ratio (alpha) on the reaction characteristics of ADP and KCl was investigated by the settler system. The results showed that ADP could react with KCI to produce potassium polyphosphate, potassium hydrogen phosphate and ammonium phosphate two potassium phosphate. Under the same T, when a1.0, the products were mainly in the case of a1.0. Phosphate, polyphosphate, polyphosphate, or polyphosphate are the main products; in the case of a1.0, the products are mainly hydrogen phosphate, the addition of ammonium phosphate and excess ADP., ADP, is greater than the effect of the reaction time. At the time of t=1 s, the two reactions detected K In the presence of Cl, the presence of KCl was not detected in the two groups at the time of t=2 s, indicating that the degree of KCl reaction was affected by T greater than that of alpha. (3) the effects of the combustion reaction of the rice rod (RS) and ADP in the air atmosphere at different temperatures in the fixed bed reaction system were used to explore the effect of ADP on the characteristics of potassium fixation in the combustion of biomass at different temperatures. The experimental results showed that the potassium fixation rate (ETA) reached 23.1% and 21% at a=1.0, T=700 C C and T=900, respectively, which was 55.1% and 63.1% higher than that of the original rice rod. While at T=500, the ETA was not significantly higher than that of the original straw. The growth rate of potassium fixation (beta) was very small at 500 degrees C, that is, the effect of fixing potassium after adding ADP was not obvious. It is 55.06% and 63.11%, which shows that ADP has good potassium retention performance during the combustion process and increases with the temperature. (4) the effect of ADP on biomass ash fusion is investigated by the ash melting point analyzer. The experimental results show that the ash melting property of the 5 typical biomass is improved in varying degrees after adding ADP. The addition of ADP to ADP can greatly increase the temperature of the characteristic melting. When a=1.0, the flow temperature is increased to 1475, 1380 and 1500, respectively. For the woody plants with lower potassium content (poplar and pine), adding ADP to improve the characteristic melting temperature is smaller. The micromorphology of the biomass ash is observed by the experiment. Combined with K-Ca-P three phase diagram to analyze the mechanism of biomass ash formation, it is concluded that the addition of ADP can inhibit the surface melting of biomass ash and improve the characteristics of ash forming, and with the increase of temperature, the ability of ADP to fixed potassium is gradually strengthened, and the effect of improving biomass ash fusion is positively related to the content of potassium in biological substance. (5) ADP is used to analyze ADP The effects on the combustion characteristics of biomass show that the 5 biomass samples have similar combustion characteristics. After the addition of ADP, the DTG curve of biomass becomes more gentle and stable. The combustion of biomass samples with the apparent addition of ADP is more smooth and uniform; ADP itself has a flame retardancy, which improves the burning temperature of biomass and reduces the growth of biomass. The material combustion index. (6) the results of the combustion dynamics analysis of the biomass and the sample adding ADP show that the addition of ADP can reduce the activation energy of the low temperature section during the combustion of biomass, and reduce the frequency factor of the combustion in the high temperature section of biomass, and reduce the reactivity. The results of this study are the transformation of potassium in biomass combustion. It provides a theoretical basis for the collection and improvement of ash fusibility, and has a guiding significance for the study of biomass briquette fuel additives, and the solution of slag, ash accumulation and corrosion caused by alkali metals.
【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TM619;TK6

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本文編號：1977173